[发明专利]一种在计算机数据处理指令中附加跳转功能的方法及CPU模块

说明书

技术领域

本发明属于计算机领域，具体涉及一种在计算机数据处理指令中附加跳转功能的方法，使得计算机在执行数据处理操作时也能够同步执行直接跳转。本发明还涉及使用该方法的CPU模块。 

背景技术

当前一套完整的CPU硬件电路系统主要是由ROM、指令读取模块、指令寄存器、指令译码器、程序地址运算器、程序状态寄存器、数据处理模块、数据读写模块和RAM等部件构成，如图1所示。在图1中：（1）是ROM，用于存放程序指令。（2）是指令读取模块，用于从ROM读取要执行的指令。（3）是指令寄存器，用于存放正在执行的指令，它是由操作码、条件码以及若干个操作数构成。（4）是指令译码器，用于对存放在指令寄存器中的指令进行译码，产生指令执行需要的控制信号。（5）是数据处理模块，它是在指令译码器译码输出的控制信号的作用下，完成数据传送和数据运算的操作。（6）是二输入与门电路。（7）是PSW，即程序状态寄存器，里面存放数据处理后的各种状态码。（8）是执行条件比较器，它是比较指令寄存器（3）中的条件码和PSW的状态码，输出控制信号RUN_EN来控制是否允许执行指令。（9）是二选一数据选择器，在译码器（4）的控制下根据指令要求选择顺序执行还是跳转执行。（10）是加法器。（11）是二选一数据选择器。（12）是PC，里面存放的是下一条指令地址。（13）是数据读写模块。（14）是RAM，里面存放的是数据。在有些CPU中，指令寄存器（3）中没有条件码，它是把条件码隐含在指令译码器当中，其条件码由指令寄存器中的操作码从指令译码器索引而得到。由图1看出，指令地址计算是由（3）、（4）、（6）、（7）、（8）、（9）、（10）等电路部件协同来完成，为了表述方便，在此把（3）、（4）、（6）、（7）、（8）、（9）、（10）电路部件的组合称之为指令地址计算部件，它是完成指令地址运算功能，其计算结果通过数据选择器（11）存放到PC（12）中。执行数据处理是由数据处理模块（5）完成。从电路结构来说，上述的指令地址运算部件和数据处理模块是并联关系，从理论来说，如果通过特定的设计，是可以使得CPU执行直接跳转的操作和数据处理的操作同步进行的，但是现有的CPU硬件电路和指令系统都无法实现CPU执行直接跳转的操作和执行数据处理的操作同步进行。 

现有的每套计算机指令系统中都由两大类指令构成，它们是跳转指令和数据处理指令。 其中跳转指令又分为直接跳转指令、子程序调用指令；而数据处理指令又分为数据传送指令、数据运算指令。这些指令分工非常明确，功能单一。应用程序就是由这些功能单一的指令根据程序逻辑运算要求组合而成的。如下面这段简单的C语言程序代码： 

if(a<b)a=b+c; 

else a=d+e; 

f++; 

为了通俗易懂，在此借用流行的MCS-51汇编语言来翻译这段C语言程序代码，得到汇编程序例1如下： 

汇编程序例1： 

行号  标号    汇编指令（其中A为累加器，C为进位标记） 

1     C001:   MOV   A,a, 

2     C002:   CLR   C; 

3     C003:   SUBB  A,b; 

4     C004:   JNC   C009; 

5     C005:   MOV   A,b; 

6     C006:   ADD   A,c; 

7     C007:   MOV   a,A， 

8     C008:   JMP   C00C; 

9     C009:   MOV   A,d; 

10    C00A:   ADD   A,e; 

11    C00B:   MOV   a,A; 

12    C00C:   INC   f; 

从上面的汇编程序例1可以看出，第1、2、3、5、6、7、9、10、11、12行是数据处理指令，这些数据处理指令只能让CPU做有关数据传送和数据运算的操作，而且只能顺序执行；第4行和第8行是跳转指令，该跳转指令只能做程序跳转的操作，程序逻辑需要跳转的地方就要使用跳转指令来完成，CPU在执行跳转指令时数据处理模块是闲置的，资源白白浪费掉了。 

发明内容